論文の概要: GraphAny: A Foundation Model for Node Classification on Any Graph

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.20445v1
• Date: Thu, 30 May 2024 19:43:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-03 18:24:43.279965
• Title: GraphAny: A Foundation Model for Node Classification on Any Graph
• Title（参考訳）: GraphAny:任意のグラフ上のノード分類のための基礎モデル
• Authors: Jianan Zhao, Hesham Mostafa, Michael Galkin, Michael Bronstein, Zhaocheng Zhu, Jian Tang,
• Abstract要約: 特定のトレーニングを必要とせずに新しいタスクで推論を実行できるファンデーションモデルは、視覚と言語アプリケーションにおける機械学習に革命をもたらした。 本研究では,GraphAnyと呼ばれる帰納的ノード分類のための新しい基盤アーキテクチャを用いて,2つの課題に取り組む。 具体的には、各ノードの注意スコアを学習し、複数のLinearGNNの予測を融合させ、新しいグラフの一般化を保証する。 実証的には、わずか120のラベル付きノードを持つウィスコンシンデータセットでトレーニングされたGraphAnyは、インダクティブな方法で平均67.26%の精度で30の新しいグラフを効果的に一般化することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.428978460583817
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Foundation models that can perform inference on any new task without requiring specific training have revolutionized machine learning in vision and language applications. However, applications involving graph-structured data remain a tough nut for foundation models, due to challenges in the unique feature- and label spaces associated with each graph. Traditional graph ML models such as graph neural networks (GNNs) trained on graphs cannot perform inference on a new graph with feature and label spaces different from the training ones. Furthermore, existing models learn functions specific to the training graph and cannot generalize to new graphs. In this work, we tackle these two challenges with a new foundational architecture for inductive node classification named GraphAny. GraphAny models inference on a new graph as an analytical solution to a LinearGNN, thereby solving the first challenge. To solve the second challenge, we learn attention scores for each node to fuse the predictions of multiple LinearGNNs. Specifically, the attention module is carefully parameterized as a function of the entropy-normalized distance-features between multiple LinearGNNs predictions to ensure generalization to new graphs. Empirically, GraphAny trained on the Wisconsin dataset with only 120 labeled nodes can effectively generalize to 30 new graphs with an average accuracy of 67.26\% in an inductive manner, surpassing GCN and GAT trained in the supervised regime, as well as other inductive baselines.
• Abstract（参考訳）: 特定のトレーニングを必要とせずに新しいタスクで推論を実行できるファンデーションモデルは、視覚と言語アプリケーションにおける機械学習に革命をもたらした。 しかし、グラフ構造データを含むアプリケーションは、各グラフに関連付けられたユニークな特徴空間とラベル空間の難しさのため、基礎モデルにとって依然として困難である。 グラフでトレーニングされたグラフニューラルネットワーク(GNN)のような従来のグラフMLモデルは、トレーニングしたものとは異なる特徴とラベル空間を持つ新しいグラフで推論を行うことはできない。 さらに、既存のモデルはトレーニンググラフに固有の関数を学習し、新しいグラフに一般化することができない。 本研究では,この2つの課題に,GraphAnyと呼ばれる帰納的ノード分類のための新しい基礎的アーキテクチャで対処する。 GraphAnyは、LinearGNNの分析ソリューションとして、新しいグラフ上での推論をモデル化することで、最初の課題を解決する。 第2の課題を解決するために、各ノードの注意スコアを学習し、複数のLinearGNNの予測を融合する。 具体的には、注目モジュールを複数のLinearGNN間のエントロピー正規化距離関数として注意深くパラメータ化し、新しいグラフへの一般化を保証する。 実証的に、わずか120のラベル付きノードを持つウィスコンシンデータセットでトレーニングされたGraphAnyは、インダクティブな平均精度67.26\%の30の新しいグラフを効果的に一般化することができ、監督体制でトレーニングされたGCNやGAT、その他のインダクティブベースラインを上回る。

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